三相逆变器输出缺相检测方法、装置及三相逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种三相逆变器输出缺相检测方法、装 置。
【背景技术】
[0002] 随着社会的现代化进程持续发展，越来越多的电力电子产品已应用到人们的日常 生产生活中，逆变器是电力电子产业中的一个重要应用，它的主要作用是将直流电转换成 交流电，现在广泛使用的变频电源、逆变电源都是它的应用。以将直流电转换成三相交流电 为例(三相三线制），岸电电源、UPS等都是这种功能的应用，这种电源的特点是其输出特性 为一个电压源且无 N线输出，电源所带负载可以是平衡负载也可以是不平衡负载，在使用中 由于电源与负载之间的连接出现异常会导致某一相输出缺失现象，即所谓输出缺相故障， 缺相会导致负载设备输入电压出现异常，轻则停止工作，严重可能导致设备损坏，所以一般 电源都会带有输出缺相保护功能以在这种情况下保护负载设备安全。
[0003] 判断缺相故障有很多方法，一般人们可以通过使用电流传感器检测输出侧三相电 流来判断是否发生了输出缺相，如图1所示，当检测到某相输出电流小于一阈值时，就认为 该相发生了输出缺相，从而实现保护或其他控制策略，但是该方法存在一个问题，那就是阈 值的选择，如果负载是固定的，当某相负载变小时，该相对应输出电流也变小，此时如果阈 值过高就会发生误判情况，而如果阈值过低，由于采样误差的存在，亦有可能出现发生缺相 而不保护；另一种方法是在负载端用电压传感器分别采样三相线电压，如图2所示，通过判 断线电压大小可以准确的判断是否出现了缺相故障，这种方法需要采样三路线电压，并且 需要控制芯片计算处理或复杂硬件电路判断才能实现，成本较高。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种三相逆变器输出缺 相检测方法，具有更高的检测准确度，同时电路简单、实现成本低。
[0005] 本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：
[0006] 三相逆变器输出缺相检测方法，在三相逆变器输出端星形连接三个具有相同阻抗 的负载，作为第一平衡负载;在负载输入端星形连接三个具有相同阻抗的负载，作为第二平 衡负载;通过检测第一平衡负载中点与第二平衡负载中点之间的电压信号判断所述三相逆 变器输出是否缺相。
[0007] 三相逆变器输出缺相检测装置，包括：
[0008] 第一平衡负载，由与三相逆变器输出端星形连接的三个具有相同阻抗的负载构 成；
[0009] 第二平衡负载，由与负载输入端星形连接的三个具有相同阻抗的负载构成；
[0010] 信号检测单元，用于对第一平衡负载中点与第二平衡负载中点之间的电压信号进 行检测。
[0011] 根据相同的发明思路还可以得到以下技术方案：
[0012] -种三相逆变器，包括逆变单元、控制单元，以及用于将逆变单元与负载单元连接 的连接单元和用于对三相逆变器输出缺相进行检测的缺相检测单元，所述缺相检测单元包 括：
[0013] 第一平衡负载，由与连接单元靠逆变单元一侧星形连接的三个具有相同阻抗的负 载构成；
[0014] 第二平衡负载，由与连接单元靠负载单元一侧星形连接的三个具有相同阻抗的负 载构成；
[0015] 信号检测单元，用于对第一平衡负载中点与第二平衡负载中点之间的电压信号进 行检测，其信号输出端与控制单元连接。
[0016] 相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0017] 本发明通过在输出侧和负载侧人为制造中点，当输出侧和负载侧间的连接出现断 线或其它问题而导致缺相时，两处平衡负载中点电位会出现很大的变化，通过检测两个中 点之间的电压信号的方法来判断是否发生了缺相故障，这种方法的实现不需要输出传感 器，电路简单、实现成本低，并且其不受负载大小的影响，缺相的判定准确度高，不易误报， 能够保护两组平衡负载接线点之间的连接电路。
【附图说明】
[0018]图1为一种现有缺相检测方案的原理不意图；
[0019]图2为另一种现有缺相检测方案的原理不意图；
[0020] 图3为本发明的原理不意图；
[0021] 图4为出现缺相故障时两个中点间的电压波形图；
[0022] 图5为【具体实施方式】中所采用信号检测单元的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：
[0024]图3显示了本发明的基本原理。如图3所示，逆变单元输出的A、B、C三相交流电经由 连接单元输出至负载单元，控制单元对逆变单元进行控制。所述连接单元可以是开关、线 缆、接触器等。如图3所示，逆变单元与连接单元之间的三相线接有星形连接的三个负载Z1、 22、23，其中点为价；负载单元与连接单元之间的三相线接有星形连接的三个负载24、25、 Z6，其中点为N2。负载Zl、Z2、Z3的阻抗相同，共同构成一个平衡负载；负载Z4、Z5、Z6的阻抗 相同，共同构成另一个平衡负载。两个平衡负载中点N1、N2与检测单元相连，检测单元对N1、 N2之间的电压信号进行检测并将检测结果输出至控制单元，控制单元接收检测单元送来的 输出信号判断是否发生了缺相，并根据需要对逆变单元进行停止工作等控制，实现保护。负 载21、22、23、24、25、26可以是电阻、电容或其他负载。
[0025]为了便于公众理解，下面对本发明技术方案的原理进行详细说明。
[0026]如图3所示，平衡负载Z1、Z2、Z3采用星形连接方式连接于逆变单元与连接单元之 间，平衡负载Z1、Z2、Z3的阻抗Zl = Z2 = Z3 = Zm。平衡负载Z4、Z5、Z6采用星形连接方式连接 于连接单元与负载单元之间，平衡负载Z4、Z5、Z6的阻抗Z4 = Z5 = Z6 = Zn。
[0027]当连接单元正常工作时，以N1为电压参考点，UN1 = 0V，由于逆变单元为电压源，输 出为幅值相等，相位相差120°的三相交流电压，设Uani = Ua，N2 = Umsin ω t，Ubni = Ub，N2 = Umsin (c〇t-120°)，UcNi = Uc'N2 = Umsin( c〇t+120°)，工作频率为f，那么由于Z1、Z2、Z3为平衡负载， Z4、Z5、Z6也为平衡负载，此时UN2 = 0V，平衡负载中点N1与N2两点之间的电压UN1N2 = 0V。 [0028]当连接单元出现故障，导致A、B、C三相有其中一相连接断开，未连接到负载单元 时，以故障相为A相为例，此时：
[0029]
[0030]
[0031]
[0032] 此时电压UN1N2波形如图4所示，即当A相发生缺相故障时，平衡负载中点N1、N2之间 电压Unin2会由0V变为一个幅值是相电压一半，相位与UAN1相差180°的正弦电压。
[0033] 根据上述原理，通过对电压UN1N2进行检测即可实现准确的缺相判断。例如，可以直 接通过示波器所显示的电压UN1N2波形来判断，或者通过检测UN1N2与逆变单元三相间的相差 来判断。但显然上述方案的电路过于复杂，实现成本过高。为了简化电路、降低成本，本发明 优选通过检测UN1N2的电压幅值或电压有效值是否大于预设电压阈值判断所述三相逆变器 输出是否缺相。本领域技术人员可根据实际情况选取电压阈值，最简单的选取方法是直接 以相电压幅值或有效值的四分之一作为判断电压幅值或电压有效值的电压阈值，也可以根 据逆变单元的输出波动范围和/或检测单元的检测误差选择合适阈值。
[0034]电压信号的检测是本领域成熟技术，本领域技术人员可根据实际需求灵活构建相 应的信号检测单元。图5显示了信号检测单元的一个优选结构，其包括顺次连接的差分取样 电路、比较电路;利用差分取样电路对平衡负载中点N1、N2进行取样滤波，并通过比较电路 进行比较得到输出信号，控制单元根据比较电路的输出信号进行缺相故障的识别判断，从 而对逆变单元进行控制。
【主权项】
1. 三相逆变器输出缺相检测方法，其特征在于，在三相逆变器输出端星形连接三个具 有相同阻抗的负载，作为第一平衡负载;在负载输入端星形连接三个具有相同阻抗的负载， 作为第二平衡负载;通过检测第一平衡负载中点与第二平衡负载中点之间的电压信号判断 所述三相逆变器输出是否缺相。2. 如权利要求1所述缺相检测方法，其特征在于，所述通过检测第一平衡负载中点与第 二平衡负载中点之间的电压信号判断所述三相逆变器输出是否缺相，具体为:通过检测第 一平衡负载中点与第二平衡负载中点之间的电压幅值或电压有效值是否大于预设电压阈 值判断所述三相逆变器输出是否缺相。3. 三相逆变器输出缺相检测装置，其特征在于，包括： 第一平衡负载，由与三相逆变器输出端星形连接的三个具有相同阻抗的负载构成； 第二平衡负载，由与负载输入端星形连接的三个具有相同阻抗的负载构成； 信号检测单元，用于对第一平衡负载中点与第二平衡负载中点之间的电压信号进行检 测。4. 如权利要求3所述缺相检测装置，其特征在于，所述信号检测单元为电压幅值检测单 元或电压有效值检测单元。5. 如权利要求3所述缺相检测装置，其特征在于，所述信号检测单元包括顺次连接的差 分取样电路、比较电路。6. -种三相逆变器，包括逆变单元、控制单元，以及用于将逆变单元与负载单元连接的 连接单元和用于对三相逆变器输出缺相进行检测的缺相检测单元，其特征在于，所述缺相 检测单元包括： 第一平衡负载，由与连接单元靠逆变单元一侧星形连接的三个具有相同阻抗的负载构 成； 第二平衡负载，由与连接单元靠负载单元一侧星形连接的三个具有相同阻抗的负载构 成； 信号检测单元，用于对第一平衡负载中点与第二平衡负载中点之间的电压信号进行检 测，其信号输出端与控制单元连接。7. 如权利要求6所述三相逆变器，其特征在于，所述信号检测单元为电压幅值检测单元 或电压有效值检测单元。8. 如权利要求6所述三相逆变器，其特征在于，所述信号检测单元包括顺次连接的差分 取样电路、比较电路。
【专利摘要】本发明公开了一种三相逆变器输出缺相检测方法。该方法在三相逆变器输出端星形连接三个具有相同阻抗的负载，作为第一平衡负载；在负载输入端星形连接三个具有相同阻抗的负载，作为第二平衡负载；通过检测第一平衡负载中点与第二平衡负载中点之间的电压信号判断所述三相逆变器输出是否缺相。本发明还公开了一种三相逆变器输出缺相检测装置和一种三相逆变器。本发明通过在输出侧和负载侧人为制造中点，当缺相时，两处平衡负载中点电位会出现很大的变化，通过检测两个中点间电压信号来判断是否发生缺相故障，该方法的实现不需要输出传感器，电路简单、实现成本低，不受负载大小的影响，判定准确度高，还能够保护两组平衡负载接线点之间的连接电路。
【IPC分类】G01R29/16
【公开号】CN105467226
【申请号】CN201510859881
【发明人】谭飞, 王剑国, 章宽
【申请人】常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂）
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月30日